超聲波金屬焊接基礎(chǔ)知識(shí)檔(二)

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6、節(jié)點(diǎn)
    焊頭、變幅桿均被設(shè)計(jì)為一個(gè)工作頻率的半波長(zhǎng)諧振體,在工作狀態(tài)下,兩個(gè)端面的振幅,應(yīng)力最小,而相當(dāng)于中間位置的節(jié)點(diǎn)振幅為零,應(yīng)力。節(jié)點(diǎn)位置一般設(shè)計(jì)為固定位,但通常的固定位設(shè)計(jì)時(shí)厚度要大于3mm,或者是凹槽固定,所以固定位并不是一定為零振幅,這樣就會(huì)引致一些叫聲和一部分的能量損失,對(duì)于叫聲通常用橡膠圈同其它部件隔離,或采用隔聲材料進(jìn)行屏蔽,能量損失在設(shè)計(jì)振幅參數(shù)時(shí)予以考慮。
    7、網(wǎng)紋
    超聲波金屬焊接通常會(huì)在焊接位表面,底座表面設(shè)計(jì)網(wǎng)紋,網(wǎng)紋設(shè)計(jì)的目地在于防止金屬件的滑動(dòng),盡可能將能量傳遞到熔接位。網(wǎng)紋設(shè)計(jì)一般有方形、菱形、條形網(wǎng)紋。黃金手飾等金屬包覆焊頭與底座根椐要求不能設(shè)計(jì)紋路,網(wǎng)紋的大小與深淺根據(jù)具體的焊接材料要求來確定。
    8、加工精度
    超聲波焊頭因?yàn)楣ぷ饔诟哳l振動(dòng)情況下,應(yīng)盡量保持一個(gè)對(duì)稱設(shè)計(jì),以避免聲波傳遞的不對(duì)稱性導(dǎo)致的不均衡應(yīng)力及橫向振動(dòng)(我們所用于焊接的焊頭利用的是超聲波振動(dòng)的縱向傳遞,對(duì)于整個(gè)諧振系統(tǒng)而言),不均衡振動(dòng)能導(dǎo)致焊頭發(fā)熱及斷裂。超聲波焊接應(yīng)用于不同行業(yè)對(duì)加工精度要求是不同的,對(duì)于特別薄的工件如鋰離子電池極片與極耳的焊接、金箔等的包覆等對(duì)加工精度的要求非常高,我們所有的加工設(shè)備均采用數(shù)控設(shè)備(如加工中心等),這樣才能保證加工出來的精度符合要求。
    9、使用壽命
    一只焊頭的使用壽命關(guān)鍵決定于兩個(gè)方面:
    材料方面:超聲波焊接要求金屬材料有柔順性好(聲波傳遞過程中機(jī)械損耗?。┖玫奶攸c(diǎn),所以最常用的材料為鋁合金及鈦合金,但超聲波金屬焊接要求焊頭耐磨損(要求較高的硬度),使材料的選擇變得比較困難,因?yàn)橛捕群晚g性似乎是天生對(duì)立的,這就要求我們選擇非常高要求的材料,我們選擇的優(yōu)質(zhì)鋼村料能夠比較好地解決這個(gè)矛盾,使焊頭的有效壽命盡量地提高。
    工藝方面:包括有加工工藝及后續(xù)處理工藝,加工工藝在前面已詳細(xì)描述過,后續(xù)處理包括熱處理及參數(shù)的修整,基于我公司選擇的材料,我們有獨(dú)創(chuàng)的熱處理工藝去保證;在每一個(gè)焊頭制作完成后,單獨(dú)都要進(jìn)行參數(shù)的測(cè)定及調(diào)整,以保證出品。
    故障分析
    1、發(fā)熱
    焊頭在工作時(shí)會(huì)有一定的發(fā)熱現(xiàn)象,這是由于材料本身的機(jī)械損耗及焊件發(fā)熱傳導(dǎo)所致。焊頭發(fā)熱是否正常判斷標(biāo)準(zhǔn)為不帶負(fù)載(即不接觸工件)時(shí),連續(xù)發(fā)射超聲波半小時(shí)以上,溫度不能夠超過50-70℃,如發(fā)熱歷害,證明焊頭已損壞或材料不合格,需要更換。
    嘯叫當(dāng)焊頭工作時(shí)出現(xiàn)嘯叫時(shí),應(yīng)分析以下原因:
    ① 安裝螺絲是否已松動(dòng)
    ② 焊頭是否產(chǎn)生裂紋
    ③ 焊頭是否和不應(yīng)接觸的物件相接觸。
    2、過載
    當(dāng)發(fā)生器發(fā)出過載警報(bào)時(shí),應(yīng)按如下步驟進(jìn)行檢查
    ① 空載測(cè)試,如工作電流正常,則可能是焊頭接觸到不應(yīng)接觸的物件或焊頭與焊座之間的參數(shù)調(diào)節(jié)出現(xiàn)故障。
    ② 空載測(cè)試不正常時(shí),應(yīng)首先觀察焊頭是否有裂紋,安裝是否牢固,然后拆下焊頭再進(jìn)行空載測(cè)試,排除是否是換能器+變幅桿出現(xiàn)問題,一步步進(jìn)行排除。排除掉換能器+變幅桿出現(xiàn)故障的可能性后,將新的焊頭拆換以判斷。
    ③ 有時(shí)會(huì)出現(xiàn)空載測(cè)試正常,而不能正常工作的情況,有可能是焊頭等聲能原件內(nèi)部發(fā)生變化,導(dǎo)致聲能傳遞不暢,這里有一個(gè)比較簡(jiǎn)單的判斷方法:手觸摸法。正常工作的焊頭或變幅桿表面工作時(shí)振幅是非常均勻的,手摸上去是絲絨般的順滑,當(dāng)聲能傳遞不暢時(shí),用手摸上去會(huì)有氣泡或毛刺的感覺,這時(shí)就要采用排除法去排除有問題的部件。發(fā)生器不正常時(shí),也能產(chǎn)生同樣的情況,因?yàn)檎碚f檢測(cè)換能器輸入波形時(shí)應(yīng)為順滑的正弦波,當(dāng)正弦波上有尖峰或不正常波形時(shí)也能產(chǎn)生這種現(xiàn)象,這時(shí)可以用另外一整枝聲能元件替換以判別。